小小毛細管　實驗大作用

毛細管的內徑通常在幾毫米到幾微米之間，由玻璃或塑料等制成，因管徑細如毛發故稱毛細管．小小的毛細管在實驗中發揮著重要作用，也在近幾年的新高考化學實驗題中高頻出現．本文例析相關問題和知識，以期對毛細管的作用有全面的認識．（說明：為了節約篇幅，凸顯毛細管的作用，本文節選部分試題，如若需要可查閱完整試題．）

１ 應用于平衡氣壓、加速氣體逸出、防暴沸等

例１ 高技術領域常使用高純試劑，純磷酸（熔點為４２℃，易吸潮）可通過市售８５％磷酸溶液減壓蒸餾除水、結晶除雜得到，純化過程需要嚴格控制溫度和水分，溫度低于２１℃易形成２H３PO４H２O（熔點為３０℃），高于１００℃則發生分子間脫水生成焦磷酸等．某興趣小組為制備磷酸晶體設計的實驗裝置如圖１所示（夾持裝置略）．空氣流入毛細管的主要作用是防止溶液沿毛細管上升，還具有攪拌和的作用．

解析

空氣流入毛細管可以防止燒瓶中的溶液暴沸，同時還具有加速水蒸氣逸出和防止溶液沿毛細管上升的作用．

必備知識鏈接 在實驗過程中，若毛細管末端沒有插入溶液，或末端插入溶液但靠近溶液的上表面，另一端與外界大氣壓相通，此時毛細管的主要作用是平衡容器內外氣壓;如果實驗是要對并沒有加入沸石的蒸餾燒瓶中的液體進行加熱時，則需從實驗安全角度考慮，將毛細管末端插入溶液的底部;減壓蒸餾過程中蒸餾燒瓶內放置毛細管，通過吸入極少量空氣，產生微小氣泡提供氣化中心，可以代替沸石有效地防止暴沸，同時可以平衡容器內外氣壓．注意：當毛細管發揮雙重作用時，則不能用沸石代替．毛細管末端插入溶液，吸入空氣產生氣泡，還可加速易揮發物質排出，讓其參與反應或者與氣體一起排出體系，達到除雜的目的．

變 式１ 對粗產物進行減壓蒸餾（裝置如圖２所示，加熱和夾持儀器未畫出）．

（１）毛細管的主要作用是______．

（２）毛細管能否用碎瓷片代替______（填“能”或“否”）．

解析

（１）毛細管的作用為可以進入空氣，形成氣化中心，從而防止液體暴沸．

（２）在減壓狀態下，毛細管不僅持續起到防止液體暴沸的作用，關鍵是還可以平衡內外壓強，使減壓蒸餾在可控條件下進行，此時毛細管發揮雙重作用，所以不能用碎瓷片代替．

２ 應用于添加試劑、控制流速等

例２ 檢驗甲醛含量的方法有很多，其中銀ＧFerrozine法靈敏度較高．測定原理為甲醛與銀氨溶液反應生成Ag，產生的Ag 與Fe３＋ 定量反應生成Fe２＋ ，Fe２＋ 與菲洛嗪（Ferrozine）形成有色配合物，通過測定吸光度計算出甲醛的含量．某學習小組類比此原理設計圖３裝置（夾持裝置略去），測定新裝修居室內空氣中甲醛的含量．已知：甲醛和銀氨溶液反應生成單質銀、氨氣和碳酸銨，氮化鎂與水反應放出NH３，毛細管內徑不超過１mm．

用熱水浴加熱B，打開K１，將滑動隔板慢慢由最右端抽到最左端，吸入１L室內空氣，關閉K１;后續操作是______;重復上述操作３次．毛細管的作用是______．

解析

后續操作為打開K２，緩慢推動滑動隔板，將氣體全部推出，再關閉K２．裝置C中滑動滑板使空氣由毛細管進入裝置B中，毛細管的內徑不超過１mm，可減小氣體的通入速率，使空氣中的甲醛氣體能與銀氨溶液充分反應而被完全吸收．

必備知識鏈接 由于毛細管的尺寸較小，通過毛細管通入氣體或添加反應試劑時，可以有效地控制反應物的量，從而調控反應速率，避免因反應劇烈引發安全事故，便于觀察現象，研究反應機理;毛細管可作為一些簡單的反應微小型容器，方便通過加熱或冷卻來控制反應溫度獲得最佳實驗效果．通過毛細管來添加試劑除了可以控制流速外，還可以實現將密度小的試劑加入密度大的試劑中，如通過毛細管將少量濃鹽酸均勻導入濃硫酸底部，濃鹽酸的密度小，在濃硫酸中逐漸上升的過程中水分被充分吸收．

變式２ 圖４裝置可以制備某種干燥的純凈氣體，A 中應盛放一種密度比B中密度小的液體．表１中為幾種液體的密度．

現從上述液體中選出幾種適宜的試劑，利用該裝置，制出干燥純凈的氣體．

（１）制備出的氣體為______（化學式）．

（２）裝置中毛細管的作用： ______．

解析

（１）因為實驗目的為制備干燥純凈的氣體．濃氨水與濃氫氧化鈉溶液能產生NH３ 但不能干燥NH３，故只可能是濃鹽酸滴入濃硫酸中，利用濃硫酸的吸水性使HCl逸出，故答案為HCl．

（２）裝置中毛細管能將濃鹽酸少量均勻導入濃硫酸底部，濃鹽酸的密度小于濃硫酸，濃鹽酸在濃硫酸中上升，濃鹽酸中水分被濃硫酸充分吸收，同時放出熱量，有利于產生HCl氣體．

３ 應用于紙層析法中點樣作用

例３ （雙選）下列說法正確的是（ ）．

A．減壓過濾不宜過濾顆粒太小的沉淀，原因是顆粒太小的沉淀易透過濾紙

B．紙層析法分離Cu２＋ 、Fe３＋ 時，用毛細管蘸取試樣在濾紙條的原點處輕輕點樣，晾干后再點，重復３～５次

C．萃取操作：向溶液中加入萃取劑，轉移至分液漏斗后，塞上玻璃塞．用左手壓住分液漏斗的玻璃塞，右手握住旋塞，將分液漏斗倒轉，用力振蕩

D．紙層析法中，用毛細管點樣，毛細現象的本質是分子間作用力

解析

減壓過濾不宜過濾顆粒太小的沉淀，其原因是減壓過濾速率較快，固體顆粒太小容易被緊緊地吸附在濾紙上，使得抽濾過程困難，選項A 錯誤．紙層析法分離Cu２＋ 、Fe３＋ 時，點樣時不能用玻璃棒，應用毛細管蘸取試樣在原點輕輕點樣，晾干后再點，重復３～５次，選項B正確．萃取過程中需將溶液轉移至分液漏斗中，然后向分液漏斗中加入萃取劑，塞上玻璃塞，用右手壓住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒轉過來用力振蕩，選項C錯誤．毛細現象是液體在毛細管中由于表面張力和液體分子間作用力而引起的上升或下降的現象，選項D 正確．故答案為B、D．

必備知識鏈接 紙層析法又稱紙色譜法，是用濾紙條結合水為固定相，也可使紙纖維吸留其他物質作為固定相作載體，以不與水相溶的有機溶劑作為流動相，依據極性相似相溶原理，由于樣品中各物質分配系數不同，因而擴散速度不同，從而達到分離的目的．如分離甲基橙與酚酞混合液，操作時，將浸泡在洗滌水中一段時間的毛細管，用清水洗凈后擦干，將毛細管的一端輕輕接觸樣品表面，然后緩慢拔起，直到毛細管中填充滿樣品，再將混合液垂直輕輕點在濾紙條基線處，即為點樣，使用毛細管可使斑點小而均勻．點樣直徑控制在２～３mm 左右，直徑過大、時間過長會影響色譜分離效果，然后將濾紙條放入密閉的槽中用適宜溶劑進行展開．由于各組分移動的距離不同，最后形成互相分離的斑點．再將紙條取出，待溶劑揮發后，用顯色劑或其他適宜方法確定斑點位置．根據組分移動距離（或Rf 值）與已知樣比較，進行定性分析．用斑點掃描儀或將組分點取下，以溶劑溶出組分，用適宜方法如光度法、比色法等進行定量分析．

變式３ 某同學采用薄層色譜（原理和操作與紙層析類同）跟蹤反應進程，分別在反應開始，回流１５min、３０min、４５min和６０min時，用毛細管取樣、點樣，薄層色譜展開后的斑點如圖５所示．

該實驗條件下比較合適的回流時間是______．

A．１５min B．３０min

C．４５min D．６０min

解析

對照圖中斑點可以看出，反應開始時圖上斑點為反應物，由此可推測，回流１５ min、３０min時的圖中，下面的斑點為反應物，上面的斑點為生成物，４５min時圖上的斑點是生成物，而反應物基本上無剩余，因此，該實驗條件下比較合適的回流時間是４５min．

綜上所述，毛細管雖然是一種非常細小的管道，但在生活、實驗研究中都有廣泛的應用．不僅可用來傳輸和采集化學試劑，使實驗更加精確和可靠．同時具備平衡氣壓、加速物質逸出、防止暴沸、樣品點樣等作用，因此備考時熟悉毛細管，了解其在實驗中常見的用途是正確解答相關問題的關鍵所在．

（完）